[发明专利]一种基于圆柱拟合的下肢胫骨机械轴线确定方法

说明书

本申请公开一种基于圆柱拟合的下肢胫骨机械轴线确定方法，包括获取胫骨三维图像；将胫骨三维图像拟合，获得拟合圆柱体；获取拟合圆柱体的中心线；获取胫骨上端隆突点；将拟合圆柱体的中心线平移，使其通过胫骨上端隆突点，得到下肢胫骨机械轴线。本申请通过获取三维CT断层数据，拟合出与胫骨髓腔最相似的圆柱体，进而获得圆柱体的中心线，即与胫骨的机械轴平行的直线，再通过将该中心线平移，即可获得胫骨机械轴线所在的位置，使得无需获得踝关节中心的情况下，得到胫骨机械轴线，避免了人为确定踝关节中心造成的定位偏差、导致定位精度低的问题，通过对图像的识别算法，自动推算出胫骨髓腔的三维模型，使得精度更高、定位更加可靠。

技术领域

本申请涉及医疗技术领域，尤其涉及一种基于圆柱拟合的下肢胫骨机械轴线确定方法。

背景技术

人工全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty，以下简称TKA)是一种治疗膝关节疾病的技术，能非常有效地根除重度膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。人工关节置换手术的主要影响因素包括三维立体空间上的准确截骨、韧带等软组织的平衡及稳定、假体安放的位置和角度，而全膝关节置换术对这些因素的要求尤其严格。传统手术通过机械导向装置进行髓内、外定位后截骨，手术者凭肉眼、手感和经验来判断截骨、假体位置和软组织的平衡情况，许多主观因素直接影响手术的精确性，甚至导致手术的失败。

随着数字骨科的应用，医生可以利用CT三维重建出的三维骨骼进行下肢力线的画测，该方法的优势是可以在三维的空间中对下肢的力线进行显示。例如，在寻找膝关节中心时，可以直接在胫骨隆突的解剖特征位置进行寻找；然而，与膝关节不同的是，由于踝关节的中心在空间中是一个“悬空”的点，其周围并无骨骼特征点，因此，不能直接将踝关节的中心位置找出，通常手术医师仅能凭借经验在大致位置寻找踝关节的中心，或者通过内外踝的连线等方式推算出踝关节中心。但是这些方法的本质问题在于，采用手动方式在一些不是很确切的解剖标志进行取点，这样的方式将导致推导的轴线位置极不稳定，可重复性较差，在骨科导航设备中可能影响到系统的精度。

发明内容

本申请提供一种基于圆柱拟合的下肢胫骨机械轴线确定方法，以解决现有技术中下肢胫骨机械轴线确定精度低、从而导致下肢生物力线确定精度差的问题。

本申请提供了一种基于圆柱拟合的下肢胫骨机械轴线确定方法，包括获取胫骨三维图像；

将胫骨三维图像拟合，获得拟合圆柱体；

获取拟合圆柱体的中心线；

获取胫骨上端隆突点；

将拟合圆柱体的中心线平移，使其通过所述胫骨上端隆突点，得到下肢胫骨机械轴线。

可选的，所述获取胫骨三维图像包括：

设置CT序列；

将CT序列中每个点获取CT二维切片；

根据CT序列将所有CT二维切片排列；

重建三维图像。

可选的，所述重建三维图像包括：

新建空白mask文件；

勾画胫骨髓腔轮廓；

获取胫骨髓腔的三维模型。

可选的，所述获取胫骨髓腔的三维模型采用移动立方体算法。

可选的，所述移动立方体算法包括：

将点云数据转换为体素网格数据；

使用线性插值对每个体素抽取等值面；

对等值面进行网格三角化。

可选的，所述将胫骨三维图像拟合采用圆柱体拟合算法。